ورقة بيانات شاشة LED طراز LTF-3605KR-01 - ارتفاع رقم 0.3 بوصة - لون أحمر فائق بتقنية AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTF-3605KR-01 هي وحدة عرض LED رقمية مكونة من ستة أرقام وسبع شرائح، مصممة لتطبيقات القراءة الرقمية. تتميز بارتفاع رقم يبلغ 0.3 بوصة (7.68 مم)، مما يوفر عرضًا واضحًا وقابلًا للقراءة مناسبًا لواجهات المعدات الإلكترونية المختلفة. يستخدم الجهاز تقنية أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) على ركيزة GaAs لإنتاج إشعاع أحمر فائق. تتمتع الشاشة بوجه أسود لتحقيق تباين عالٍ وشرائح بيضاء لتحقيق أفضل تشتيت للضوء ومظهر جيد. تشمل مزاياها الأساسية استهلاكًا منخفضًا للطاقة، وتماثلًا ممتازًا للأحرف، وسطوعًا عاليًا، وزاوية مشاهدة واسعة، مما يجعلها مثالية للإلكترونيات الاستهلاكية، وأجهزة القياس، ولوحات التحكم الصناعية التي تتطلب مؤشرًا رقميًا موثوقًا به.

1.1 الميزات الرئيسية

• ارتفاع رقم 0.3 بوصة (7.68 مم)
• شرائح متصلة ومتجانسة لمظهر متناسق
• متطلبات طاقة منخفضة
• مظهر ممتاز للأحرف
• سطوع عالي وتباين عالي
• زاوية مشاهدة واسعة
• موثوقية الحالة الصلبة
• مصنف حسب الشدة الضوئية (التصنيف)
• عبوة خالية من الرصاص (متوافقة مع RoHS)

1.2 وصف الجهاز

هذه شاشة عرض متعددة الأرقام ذات كاثود مشترك. يشترك كل من الأرقام الستة في اتصال الكاثود الخاص به، بينما توصّل الأنودات الخاصة بكل شريحة (من A إلى G والنقطة العشرية DP) عبر الأرقام، مما يتطلب نظام قيادة متعدد الإرسال. تتضمن نقطة عشرية (DP) على الجانب الأيمن لكل رقم.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديدها عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة لكل شريحة:70 ميلي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن تبديدها بأمان بواسطة شريحة LED واحدة.
• التيار الأمامي الذروي لكل شريحة:90 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• التيار الأمامي المستمر لكل شريحة:25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. يتناقص هذا التيار خطيًا بمعدل 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية. يجب أن تضمن دائرة القيادة ألا يتجاوز التيار هذه القيمة المخفضة عند أقصى درجة حرارة تشغيل.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. الجهاز مصنف لنطاقات درجات الحرارة الصناعية.
• ظروف اللحام:يجب إجراء لحام إعادة التدفق مع ألا تتجاوز درجة الحرارة عند نقطة 1/16 بوصة أسفل مستوى الجلوس 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25 درجة مئوية في ظل ظروف الاختبار المحددة.

• الشدة الضوئية المتوسطة (Iv):تتراوح من 320 ميكرو كانديلا (الحد الأدنى) إلى 900 ميكرو كانديلا (النموذجي) عند IF=1 مللي أمبير. عند IF=10 مللي أمبير، تبلغ الشدة النموذجية 11,700 ميكرو كانديلا. هذه الكفاءة العالية هي سمة مميزة لتقنية AlInGaP.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λp):639 نانومتر (نموذجي). هذا يحدد نقطة اللون الأساسية للانبعاث الأحمر الفائق.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر. هذا يشير إلى نقاء الطيف للضوء المنبعث.
• الطول الموجي السائد (λd):631 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية عند رؤية اللون.
• الجهد الأمامي لكل شريحة (VF):2.6 فولت (الحد الأقصى) عند IF=20 مللي أمبير. يجب تصميم دائرة القيادة لاستيعاب هذا الانخفاض الأقصى في الجهد.
• التيار العكسي (IR):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند VR=5 فولت. هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط؛ يُمنع التشغيل المستمر بتحيز عكسي.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية:2:1 (الحد الأقصى). تحدد هذا أقصى تباين مسموح به في السطوع بين الشرائح في ظل ظروف القيادة نفسها، مما يضمن تجانسًا بصريًا.
• التداخل:≤ 2.5%. يحدد هذا أقصى قدر من الانبعاث الضوئي غير المقصود من شريحة غير مُدارة عندما تكون شريحة مجاورة مضاءة.

3. شرح نظام التصنيف

تشير ورقة البيانات إلى أن المنتج "مصنف حسب الشدة الضوئية." وهذا يعني عملية تصنيف حيث يتم فرز شاشات العرض بناءً على قياس الناتج الضوئي عند تيار اختبار قياسي (على الأرجح 1 مللي أمبير أو 10 مللي أمبير وفقًا لجدول الخصائص). يعد استخدام شاشات العرض من نفس فئة الشدة داخل تطبيق واحد أمرًا بالغ الأهمية لتجنب اختلافات السطوع الملحوظة بين الوحدات، وهو ما يُوصى به صراحةً في تحذيرات التطبيق. بينما لا توضح ملف PDF نطاقات رموز التصنيف المحددة، يجب على المصممين استشارة الشركة المصنعة للحصول على معلومات التصنيف عندما تكون هناك حاجة إلى الاتساق عبر شاشات عرض متعددة.

4. تحليل منحنى الأداء

يشير ملف PDF إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية" في الصفحة 7/10. بينما لا يتم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه الثنائيات الباعثة للضوء (LED) تشمل عادةً:

• منحنى IV (التيار مقابل الجهد):يوضح العلاقة الأسية، مما يساعد في تحديد جهد القيادة اللازم لتيار مستهدف.
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد الناتج الضوئي مع التيار، وهو أمر أساسي لمعايرة السطوع وفهم الكفاءة.
• الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح تقليل الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو أمر بالغ الأهمية لإدارة الحرارة في التطبيق.
• الجهد الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة:يشير إلى كيفية تغير VF مع درجة الحرارة، مما يمكن أن يؤثر على تصميم قائد التيار الثابت.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يتمركز حول الذروة 639 نانومتر، مما يؤكد اللون الأحمر الفائق.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتم تحديد المخطط الميكانيكي للشاشة في ورقة البيانات. تشمل الملاحظات الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات.
• التسامح العام هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• تسامح انحراف طرف الطرف هو ±0.4 مم.
• قطر فتحة اللوحة المطبوعة (PCB) الموصى به للأطراف هو 0.9 مم.
• يتم تحديد معايير الجودة للمواد الغريبة (≤10 ميل)، وتلوث الحبر (≤20 ميل)، والفقاعات في الشرائح (≤10 ميل)، وانحناء العاكس (≤1% من الطول).

5.2 توصيل الأطراف وتحديد القطبية

يحتوي الجهاز على 14 طرفًا في صف واحد. توصيل الأطراف كما يلي:

• الطرف 1: الكاثود المشترك للرقم 2
• الطرف 2: الكاثود المشترك للرقم 3
• الطرف 3: الأنود للشريحة D
• الطرف 4: الأنود للنقطة العشرية (DP)
• الطرف 5: الكاثود المشترك للرقم 4
• الطرف 6: الأنود للشريحة C
• الطرف 7: الكاثود المشترك للرقم 5
• الطرف 8: الكاثود المشترك للرقم 6
• الطرف 9: الأنود للشريحة E
• الطرف 10: الأنود للشريحة F
• الطرف 11: الأنود للشريحة G
• الطرف 12: الأنود للشريحة A
• الطرف 13: الأنود للشريحة B
• الطرف 14: الكاثود المشترك للرقم 1

تم وضع علامة "لا يوجد اتصال" على الطرف 1 في الجدول، والذي يبدو أنه تناقض في التوثيق حيث تم إدراجه أيضًا على أنه كاثود للرقم 2. يجب الرجوع إلى مخطط الدائرة الداخلية للتوضيح. يستخدم الجهازكاثود مشترك configuration.

6. إرشادات اللحام والتجميع

تحدد التصنيفات القصوى المطلقة ملف تعريف اللحام: يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة عند نقطة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى جلوس الشاشة 260 درجة مئوية لأكثر من 3 ثوانٍ أثناء التجميع. هذه حالة قياسية لللحام بإعادة التدفق. يجب على المصممين التأكد من أن تخطيط اللوحة المطبوعة (PCB) وملف فرن إعادة التدفق يتوافقان مع هذا لمنع التلف الحراري لرقائق LED أو العبوة البلاستيكية.

7. توصيات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مخصصة للمعدات الإلكترونية العادية بما في ذلك معدات المكاتب، وأجهزة الاتصالات، والتطبيقات المنزلية. أرقامها الحمراء الواضحة تجعلها مناسبة لـ:

• أجهزة القياس الرقمية المتعددة ومعدات الاختبار
• شاشات المؤقتات والعدادات الصناعية
• لوحات تحكم الأجهزة الاستهلاكية (مثل الأفران، وأفران الميكروويف)
• شاشات تردد/مستوى معدات الصوت
• قراءات أجهزة نقاط البيع

7.2 اعتبارات التصميم والتحذيرات

تتضمن ورقة البيانات تحذيرات تطبيقية واسعة تشكل قواعد تصميم حرجة:

• تصميم دائرة القيادة:يوصى بشدة باستخدام قيادة التيار الثابت لضمان سطوع وعمر تشغيلي متسقين. يجب تصميم الدائرة لاستيعاب النطاق الكامل للجهد الأمامي (VF، حتى 2.6 فولت) لضمان توصيل تيار القيادة المقصود في جميع الظروف.
• إدارة التيار والحرارة:يجب اختيار تيار التشغيل مع مراعاة أقصى درجة حرارة محيطة، وتطبيق عامل التخفيض المحدد (0.28 مللي أمبير/درجة مئوية فوق 25 درجة مئوية). يتسبب تجاوز التصنيفات في تدهور شديد للضوء أو فشل.
• دوائر الحماية:يجب أن تحمي دائرة القيادة ثنائيات LED من الفولتية العكسية وارتفاعات الجهد العابرة أثناء التشغيل/الإيقاف. يمكن أن يتسبب التحيز العكسي المستمر في هجرة المعدن، مما يزيد من التسرب أو يتسبب في حدوث دوائر قصر.
• الاعتبارات البيئية:تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة المحيطة في الرطوبة العالية لمنع التكثيف على الشاشة. لا تطبق قوة ميكانيكية غير طبيعية أثناء التجميع.
• الأفلام/الطبقات البصرية:إذا كنت تستخدم فيلمًا أو طبقة حساسة للضغط، فتجنب الضغط مباشرة على سطح الشاشة، لأنها قد تتحرك وتسبب مشاكل في المشاهدة.
• اتساق الشاشات المتعددة:للتطبيقات التي تستخدم شاشتين أو أكثر، اختر وحدات من نفس فئة الشدة الضوئية لتجنب عدم انتظام السطوع (اللون) عبر المجموعة.

8. ظروف التخزين

لتحقيق موثوقية طويلة الأجل، يتم فرض ظروف تخزين محددة:

• التخزين القياسي (في العبوة الأصلية):درجة الحرارة: من 5 درجة مئوية إلى 30 درجة مئوية. الرطوبة: أقل من 60% RH.
• قد يؤدي التخزين خارج هذه الظروف إلى أكسدة الأطراف، مما يتطلب إعادة طلاء قبل الاستخدام.
• يُنصح باستهلاك المخزون بسرعة وتجنب المخزونات الكبيرة طويلة الأجل.
• إذا تم تخزين عبوة غير مغلقة لأكثر من 6 أشهر، فمن المستحسن تجفيف شاشات العرض عند 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة وإكمال التجميع في غضون أسبوع واحد لإزالة الرطوبة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء اللحام.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تتميز شاشة LTF-3605KR-01 باستخدامها لتقنية AlInGaP للحصول على اللون الأحمر الفائق. مقارنةً بالتقنيات القديمة مثل ثنائيات LED الحمراء القياسية GaAsP، تقدم AlInGaP كفاءة ضوئية أعلى بكثير (سطوع لكل وحدة تيار)، واستقرارًا أفضل لدرجة الحرارة، وعمرًا تشغيليًا أطول. يوفر ارتفاع الرقم 0.3 بوصة توازنًا بين قابلية القراءة والصغر. تصميم الكاثود المشترك المتعدد الإرسال هو المعيار لشاشات العرض متعددة الأرقام، مما يقلل عدد أطراف القيادة المطلوبة من 48 (6 أرقام * 8 شرائح) إلى 14، مما يبسط واجهة المتحكم الدقيق أو IC القائد.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي (639 نانومتر) والطول الموجي السائد (631 نانومتر)؟
ج: الطول الموجي الذروي هو نقطة الطاقة القصوى في الناتج الطيفي. الطول الموجي السائد هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية عند رؤية اللون، والذي يمكن أن يكون مختلفًا قليلاً بسبب شكل منحنى حساسية العين وطيف LED.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بمصدر جهد ثابت ومقاوم؟
ج: على الرغم من أنه ممكن، إلا أنه غير موصى به. يحد المقاوم البسيط من التيار ولكنه لا يعوض عن تباين VF بين ثنائيات LED أو مع درجة الحرارة، مما يؤدي إلى سطوع غير متسق. قائد التيار الثابت هو الطريقة المفضلة للتصميمات الاحترافية.

س: كيف أنفذ الإرسال المتعدد للأرقام الستة؟
ج: يقوم المتحكم الدقيق أو IC قائد عرض مخصص بتفعيل (توصيل بالأرض) كاثود مشترك واحد (الرقم 1-6) في كل مرة مع تطبيق نمط الأنود الصحيح (من A إلى G، DP) لذلك الرقم. تتكرر هذه الدورة بسرعة (عادةً >100 هرتز) لخلق وهم أن جميع الأرقام تعمل في وقت واحد.

س: الحد الأقصى للتيار المستمر هو 25 مللي أمبير لكل شريحة. ما هو التيار الذي يجب أن أستخدمه للتشغيل العادي؟
ج: للتشغيل الموثوق على المدى الطويل، من الممارسات الشائعة تقليل التصنيف أكثر. التشغيل عند 15-20 مللي أمبير لكل شريحة يوفر سطوعًا ممتازًا مع تقليل الإجهاد الحراري بشكل كبير وإطالة العمر التشغيلي. تأكد دائمًا من أن التيار المختار يلبي متطلبات السطوع الخاصة بك عند أقصى درجة حرارة محيطة للتطبيق.

11. حالة تصميم عملية

السيناريو:تصميم مقياس لوحة رقمي يعمل في بيئة تصل إلى 50 درجة مئوية.
الخطوات:
1. حساب التيار:تحديد الحد الأقصى للتيار المستمر المخفض. من 25 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية هي زيادة قدرها 25 درجة مئوية. التخفيض = 25 درجة مئوية * 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية = 7 مللي أمبير. لذلك، أقصى تيار آمن عند 50 درجة مئوية = 25 مللي أمبير - 7 مللي أمبير =18 مللي أمبير.
2. اختيار القائد:اختر IC قائد LED للتيار الثابت قادر على الإرسال المتعدد لـ 6 أرقام مع 8 مخرجات شرائح على الأقل. اضبط حد التيار للقائد على 18 مللي أمبير (أو قيمة أقل مثل 15 مللي أمبير للهامش).
3. التصميم الحراري:تأكد من أن تخطيط اللوحة المطبوعة (PCB) يوفر مساحة نحاسية كافية حول أطراف الشاشة لتعمل كمشتت حراري، لتبديد الحرارة من تقاطعات LED.
4. البرمجيات:نفذ برنامجًا ثابتًا متعدد الإرسال بمعدل تحديث عالٍ بما يكفي لتجنب الوميض (مثل 200 هرتز). قم بتضمين روتينات اختبار العرض وضبط السطوع.

12. مبدأ التشغيل

يعتمد الجهاز على الوميض الكهربائي لأشباه الموصلات. عندما يتم تطبيق جهد تحيز أمامي يتجاوز جهد تشغيل الصمام الثنائي (حوالي 2 فولت لـ AlInGaP) عبر شريحة LED (الأنود موجب، الكاثود سالب)، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من رقاقة أشباه الموصلات. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المادي المحدد (AlInGaP) طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث، في هذه الحالة، في الطيف الأحمر (~639 نانومتر). الشرائح السبعة هي رقائق LED فردية مرتبة في نمط الرقم ثمانية، يتم التحكم فيها بشكل مستقل لتشكيل الأحرف الرقمية من 0 إلى 9.

13. اتجاهات التكنولوجيا

بينما تظل شاشات LED السباعية المنفصلة ذات صلة بتطبيقات محددة، فإن الاتجاه الأوسع في تكنولوجيا العرض يتحول نحو الحلول المتكاملة. وتشمل هذه:
- شاشات القائد المتكاملة:وحدات تحتوي على رقائق تحكم مدمجة (مثل قواد TM1637 أو MAX7219) التي تبسط واجهة المتحكم الدقيق.
- عبوات الأجهزة ذات التركيب السطحي (SMD):تحل محل الأنواع ذات الثقوب للتركيب الآلي وعوامل الشكل الأصغر.
- تقنيات بديلة:للتطبيقات التي تتطلب رسومات أو أحرف أبجدية رقمية أكثر تعقيدًا، أصبحت شاشات OLED أو LCD ذات المصفوفة النقطية شائعة بشكل متزايد بسبب مرونتها.
ومع ذلك، بالنسبة للقراءات الرقمية البسيطة عالية السطوع منخفضة التكلفة في البيئات القاسية (نطاق درجة حرارة واسع)، تواصل شاشات LED السباعية التقليدية مثل LTF-3605KR-01 تقديم موثوقية وبساطة لا مثيل لهما.